Реферат: Юпитер

Средняя общеобразовательная школа №28

РЕФЕРАТ

на тему:

ЮПИТЕР

Выполнила:

ученица11 класса «А»

Гречихина К.Я

Проверил:

преподаватель физики и

астрономии

Лисова Л.В.

г. Наб. Челны

2003г.

ЮПИТЕР

, пятая по расстоянию от Солнца большая планета Солнечной системы.

Общиесведения. Ю.

— самаякрупная из планет-гигантов. Известен с древних времён. Движется вокруг Солнцана ср. расстоянии 5,203 а. е. (778 млн. км.). Эксцентриситет орбиты 0,048,наклон плоскости орбиты к плоскости эклиптики 1,3°. Полный оборот вокруг СолнцаЮ. совершает за 11,862 года, двигаясь со средней скоростью 13,06 кмсек. Ср. си-нодич. период обращения399 сут. За 12 лет Ю. обходит всё небо вдоль эклиптикии в противостоянии виден как чуть желтоватая звезда —2,6 звёздной величины;уступает в блеске только Венере, и Марсу во время великого противостояния.

Видимый диск Юпитераимеет форму эллипса, оси которого в ср. противостоянии видны под углом 46,5» и43,7». В соединении с Солнцем Юпитер имеет угловые размеры на 1/3 меньше, аблеск на 0,84 звёздной величины слабее, чем в противостояниях.Визуальное альбедо Юпитера равно 0,67. Экваториальный диаметр Юпитера равен 142600 км, полярный — 134 140 км; сжатие Юпитера (1: 15,9) обусловлено быстрымего осевым вращением. Период вращения близ экватора составляет 9 ч 50 мин 30сек (РI), а на средних широтах — 9 ч 55 мин 40 сек (РII). Объём Юпитерапревосходит объём Земли в 1315 раз, а масса — в 318 раз. Масса Юпитерасоставляет 1: 1047,39 долю Солнца. Средняя плотность (1,33 г! см3) малоотличается от средней плотности Солнца. Ускорение силы притяжения на полюсеЮпитера равно 27,90 м/сек2, на экваторе — 25,90 м/сек2: центробежное ускорениена экваторе — 2,25 м/сек2. Параболическая скорость (скорость убегания) на поверхностиЮпитера равна 61 км/сек. Все геометрические, механические и физические характеристикиуказаны по данным на 1974. Сведения о Юпитере и его спутниках были значительнообогащены результатами измерений и наблюдений, полученными американскими автоматическимимежпланетными станциями «Пионер-10» (1973) и «Пионер-11» (1974).

Атмосфера Юпитера.Наблюдаемая поверхность Юпитера состоит из облаков и других атмосферных образованийи пересечена многочисленными тёмными полосами (поясами), разделёнными светлымизонами, расположенными параллельно экватору, который наклонён всего лишь на3°04' к плоскости орбиты Юпитера. Полосыимеют разнообразную окраску и сложную структуру, которая постоянно изменяется.Особенно изменчив вид Южной и Северной экваториальных полос, которые временамиисчезают, а затем восстанавливаются с намечающейся цикличностью около 4 лет.Очень узкая экваториальная полоса также нередко становится невидимой.Околополярные же области сравнительно устойчивы.

Количество тепла,приходящего от Солнца на единицу площади Юпитера, составляет 51,0 вт/м2,т. е. в 27 раз меньше, чем на единицу площади Земли. Такое количество тепла способнонагреть поверхность Юпитер до температуры (равновесной) 110 К. Между тем прямыеизмерения как наземными средствами, так и с помощью космических зондов указываютна температуру до 145 К по измерениям инфракрасного излучения Юпитера и наболее высокие значения — до 170 К в сантиметровом радиодиапазоне. В отдельныхместах тёмных полос инфракрасное излучение в очень длинных волнах приводит кзначениям температуры от 200 до 270 К. Рекордно высокая температура 310 К была обнаружена в одном тёмном пятне (6*12 тыс. км) близ экватора. Такаятемпература может быть обусловленатолько потоком тепла из недр планеты, превышающим поток, приходящий от Солнца,в 2 раза.

В облачной структуреЮпитера существуют более пли менее постоянные образования, примером которыхслужит Большое красное пятно (БКП), расположенное на широте около 22° в Южнойтропической зоне. БКП имеет форму овала длиной до 40 000 км и шириной около 13000 км. Цвет его — красный, но бывают годы, когда оно лишь с трудом выделяетсяна белом фоне зоны. Эффекты вращения и вертикальные движения в атмосфере всочетании с различными уровнями облаков обусловливают сложную зависимостьвидимых систематических движений на разных удаленияхот экватора. Периоды вращения РI и РII лишь в среднем описывают вращениеатмосферы Юпитера. В действительности же систематически направленные ветры,действующие в той или иной полосе или зоне, приводят к сильно отличающимсязначениям периода вращения.

Химический составатмосферы Юпитера определяется спектроскопически. Посильным полосам поглощения раньше всего в атмосфере Юпитера были обнаруженыметан СН4 и аммиак NН3. Позднее по слабым полосам в инфракрасной областиспектра был обнаружен молекулярный водород Н2, затем пары воды Н2О, молекулыацетилена С2Н2, этана С2Н6, фос-фина РН3 и, наконец,окиси углерода СО.

Тёмные полосыЮпитера имеют аэрозольную природу и состоят из частиц диаметром 0,2 — 0,3 мкм.Над уровнем, где атмосферное давление составляет 1 агпм(к нему относятся приведённые выше геом. размеры Ю.),располагаются кристаллы аммиака. Несколько ниже этого уровня находятся твёрдыечастицы полисульфидов, ещё ниже — ледяные кристалликиводы и, наконец, на 60 км ниже этого уровня — взвешенные капли раствора аммиакав воде.

Внутреннеестроение Юпитера.

Существуютнесколько моделей строения Юпитера при разных предположениях о его химическомсоставе. Вследствие большой силы тяжести на Юпитере давление газов возрастает сглубиной очень быстро и уже на расстоянии 10 тыс. км от поверхности становитсянастолько большим, что преобладающий газ (водород) изменяет своё состояние ипереходит из нормальной молекулярной фазы в металлическую. С ростом температурыпо мере приближения к центру планеты металлический водород расплавляется(температура вблизи центра Юпитера приближается к 20 000 К при давлении порядка100 млн. агпм и плотности 20—30 г! см3). В некоторыхмоделях Юпитера предполагается существование слоя льда (Н2О) значительнойтолщины, но лишь вблизи поверхности, где температура невысока.

По-видимому, Юпитеримеет твёрдую оболочку сравнительно недалеко от поверхности. Предположение осуществовании такой оболочки могло бы объяснить магнитное поле, жёстковращающееся вместе с планетой, и неоднородности тепловых потоков,проявляющиеся в многочисленных деталях полос и особенно в длительносуществующих БКП, вращающихся почти с тем же периодом, что и магнитное полеЮпитера.

Магнитноеполе Юпитера

обнаруживается по сильному радиоизлучению, особенно интенсивному вдециметровом и декаметровом диапазонах. Дециметровыеволны исходят из околопланетного пространства и представляют собойсинхротронное излучение электронов, захваченных магнитосферой Юпитера врадиационные пояса, подобные земным. Декаметровоеизлучение (на волне 7,5 м) имеет характер шумовых бурь, длящихся от несколькихчасов до нескольких минут. Излучение направлено и исходит из определённых малыхучастков поверхности Юпитера. Из повторяемости радиовсплесковследует, что их источники вращаются с периодом РIII = 9 ч 55 мин 30 сек. Спериодом РIII изменяется также дециметровое излучение. Именно этот периодприписывают вращению твёрдого слоя, собственно образующего поверхность Юпитера.Природа твёрдого слоя Юпитера пока ещё неясна. Его верхняя граница должна находиться вблизи видимойповерхности, нижняя же граница может быть расположена там, где металлическийводород переходит от твёрдой фазы к жидкой. На этой границе и в глубинежидкого ядра возникают электрические токи, являющиеся причиной магнитного поляЮпитера. Напряжённость магнитного поля Юпитера 4 э. Направлениемагнитной оси Юпитера составляет угол около 10° с его осью вращения.

Магнитосфера Юпитераимеет очень большие размеры. В ближайших к планете областях (до 20 радиусов)она имеет явно выраженный дипольный характер и содержит радиационные пояса, вкоторых движутся захваченные полем электроны, обладающие энергией св. 6 Мэв. Их взаимодействие с полем порождает дециметровоесинхротронное излучение. В более отдалённых областях ср. магнитосфера простираетсядо 60 планетных радиусов и деформирована вращением. Здесь возможны плазменныеистечения и колебания, излучающие в декаметровомдиапазоне. Ещё дальше, до 90—100 планетных радиусов, находится внешняя магнитосфера,простирающаяся до магнито-паузы, размеры которойизменчивы. С ночной стороны она простирается за орбиту Сатурна. Все 5ближайших к Юпитеру его спутников постоянно охвачены средней магнитосферой.Ближайший большой спутник — Ио обладает, по-видимому, своим магнитным полем исущественно влияет на частоту радиовсплесковЮпитера.

Спутники.

Известны 13 спутников Юпитера. Последний из нихЮпитер XIII, открыт в 1974. Первые 4 самых больших спутника были открыты Г.Галилеем в 1610. Пятый спутник — Юпитер V, открытый в 1892, почти три столетияспустя,— самый близкий к планете: он удалён от планеты всего лишь на 2,54экваториальных радиуса Юпитера. Все этиспутники движутся практически по круговым орбитам, плоскости которых совпадаютс плоскостью экватора Юпитера. Их периоды обращения — от 12 ч у Юпитера V до16,8 сут у Юпитера IV. Все остальные спутникиЮпитера, открытые в 20 в., удалены от планеты на большие расстояния. В 1976были заново утверждены названия спутников. Почти все они взяты из мифологиисреди персонажей, так или иначе связанных с деятельностью Юпитера (первые 4спутника были названы ещё Галилеем). Ниже приведены названия спутников; вскобках даны их радиусы в км и видимые звёздные величины в противостоянии(1976):

I — Ио (1820; 4,9);II — Европа (1530; 5,3); III — Ганимед (2610; 4,6); IV — Каллисто(2450; 5,6); V — Амальтея (120; 13); VI — Гамалия (80; 14,2); VII — Элара(50; 17); VIII — Пасифея (12; 18); IX — Синопа (10;

18.6); X — Лизифоя (8; 18,3); XI — Карма (-9; 18,6); XII — Ананке (8;

18.7); XIII — Леда (5; 20).

Четыре галилеевых спутника по размерам своим приближаются кпланетам (Ганимед и Каллисто больше Меркурия).Периоды их осевого вращения и обращения вокруг Юпитера совпадают. Средниеплотности больше, чем у Юпитера: 2,89; 3,20; 2,07 и 1,54 г! см3. Все они имеютнизкую температуру, близкую к равновесной. Их альбедо довольно высокое, нониже, чем у Юпитера, что указывает скорее на особенности поверхности, чем наналичие мощной атмосферы. Действительно, радарные и инфракрасные наблюдения позволилиустановить, что поверхность их составлена из льда или смеси льда и скал, т. к.отмечаются значит, неровности. «Пионер-10» и «Пионер-11» сфотографировалиГанимеда с близкого расстояния, причём были обнаружены устойчивые тёмные исветло-зеленые образования. Ио имеет атмосферу и значит, ионосферу. По близкомусовпадению плоскостей первых пяти спутников с плоскостью экватора Юпитера можнополагать, что эти спутники образовались одновременно с планетой из одного сгусткапервичного вещества. Что касается остальных спутников, то они скорее всего впрошлом являлись астероидами и были захвачены Юпитером.

Использованная литература:

1.

Мороз В. И., Физика планет, М.,1967;

2.

Физические характеристики планет-гигантов, А.-А., 1971;

3.

ЖарковВ. Н., Внутреннее строение Земли, Луны и планет, М., 1973;

4.

Долги нов Ш. Ш., Магнетизм планет, М., 1974;

5.

Мартынов Д. Я., Планеты.Решенные и нерешенные проблемы, М., 1970;

6.